Microscopia de
polarização
Propriedades fundamentais da luz
- intensidade;
- freqüência;
- coerência;
- polarização.

Onda
l
1
5
2
Vetor campo elétrico
E
y
1,5
4
2
4
x
3
l/4 l/4 l/4 l/4

Polarização é a natureza vetorial da luz
3
Microscopia de polarização do esmalte

Contraste: tipos de amostra
1) Amplitude: alteram a intensidade da luz transmitida.
Amostras transparentes coradas causam o mesmo
efeito.
2) Fase: não absorvem luz, mas causam mudança de fase
nos comprimentos de onda que a atravessam.
Amostra transparente
Amostra tipo amplitude
Amostra tipo fase
Amostra tipo misto (maioria)
Microscopia de polarização do esmalte
Onda A
Resultante
Sem retardo de fase: amplitude aumentada
Onda B
Onda A
Interferência construtiva
Resultante
Retardo de fase de 90º: amplitude reduzida
Interferência construtiva
Onda B
Onda A
Onda B
Resultante
Retardo de fase de 180º: amplitude zero
Interferência destrutiva
Microscopia de polarização do esmalte
Polarizador 1
Polarizador 2
deslocamento
Luz não polarizada
Luz polarizada
Microscopia de polarização do esmalte

Microscopia de luz polarizada
Luz polarizada passando por polarizadores paralelos.
Luz não
polarizada
Luz plana polarizada = luz circular a dir + luz cir. Esq.
Vetor do campo elétrico
Polarizador
Microscopia de polarização do esmalte

Microscopia de luz polarizada
Luz polarizada passando por polarizadores cruzados.
Luz não
polarizada
Polarizador 1
Sem luz
Polarizador 2
Microscopia de polarização do esmalte

Birrefringência
Dois índices de refração, ordinário (círculo) e extraordinário
(elipse), com vetores separados por ângulos retos: círculo e
elipse sobrepostos.
Eixo óptico
Eixo óptico
Oportunidade para
passar por
polarizadores
cruzados
Birrefringência
negativa
Birrefringência
positiva
Microscopia de polarização do esmalte

Anisotropia
Esmalte anisotrópico permite ser visualizado entre
polarizadores cruzados.
Luz não
polarizada
Sem luz
Material isotrópico
Polarizador 1
Polarizador 2
Luz não
polarizada
Com luz
Material anisotrópico
Polarizador 1
Polarizador 2
Cristal anisotrópico transparente
Figura
A
Posição do polarizador
Paralelo ao eixo ordinário
Posição do polarizador
Paralelo ao eixo extraordinário
Microscopia de polarização do esmalte

Birrefringência
Observação com polarizadores cruzados: posições diagonais
e de extinção.
Aqui as duas
Têm a mesma
amplitude
90o
Posições de extinção
Posição diagonal
Microscopia de polarização do esmalte

Anatomia do microscópio de polarização.
Lente Bertrand
Analisador
Tubo para filtro de retardo
Revólver centralizável
Objetiva de polarização
Platina giratória
Polarizador
Microscopia de polarização do esmalte

Anatomia do microscópio de polarização.
Filtro de retardo
Platina circular
Trava da platina
Centralizador da
platina
Centralizador da
objetiva
Objetivas de polarização
Cristal anisotrópico nas posições de extinção e diagonal no microscópio
0º
+45º
+90º
Microscopia de polarização do esmalte

Interferência: regras para cores
resultantes.
Condição para cores bloqueadas:
Retardo = (m + ½)l ; m = 1, 2, 3 ...
Condição para cores não bloqueadas:
Retardo = ml ; m = 1, 2, 3 ...
COR BLOQUEDA
COR RESULTANTE
ORDEM
Microscopia de polarização do esmalte
Esmalte dental
maduro em água
Microscopia de polarização do esmalte

Birrefringência: o que induz?
1) Estruturas ordenadas* e com tamanhos < l x 20% (até ~
110 nm)
* Classificadas pelo índice de refração.
2) Estruturas com componentes com mais de um índice de
refração.
Microscopia de polarização do esmalte

Birrefringência: tipos
1) Intrínseca: devido à assimetria de ligações químicas;
2) De forma: quando estruturas, com ou sem BRintr, são
regularmente orientadas dentro de um meio com um
outro índice refração.
3) De fluxo: estruturas com orientação preferencial dentro
de um líquido em fluxo contínuo.
4) De estresse: estruturas com orientação preferencial
induzida por deformação mecânica.
Microscopia de polarização do esmalte
Birrefringência intrínseca
C–C–C–C-C
C–C–C–C-C
C–C–C–C-C
Orientação preferencial
das ligações químicas
rápido

lento
Elipse da
birrefringência
Após a maturação
Mineral
Antes da maturação
MineralMineralMineral
Imagens
de
MET
Simmer & Hu, J Dent Educ; (65):896-905, 2001
Mineral
BR intrínseca
Sinal negativo
Matéria orgânica
Água
BR de forma
Sinal positivo
Microscopia de polarização do esmalte

Birrefringência: sinal positivo
Filtro de retardo de 550 nm
Eixo lento
+
45o
Amostra: retardo de 200 nm
Eixo lento
em + 45
Retardo somado = 750 nm (cor azul)
Microscopia de polarização do esmalte

Birrefringência: sinal negativo
Filtro de retardo de 550 nm
Eixo lento
+
45o
Amostra: retardo de 200 nm
Eixo rápido
em + 45
Retardo substraído = 350 nm (cor amarela)
POSIÇÃO DE EXTINÇÃO
0o
ESMALTE MADURO
BR -
-45o
POSIÇÃO DIAGONAL DE ADIÇÃO
+45o
POSIÇÃO DIAGONAL DE SUBTRAÇÃO
POSIÇÃO DE EXTINÇÃO
0o
ESMALTE
DE RATO
BR +
-45o
POSIÇÃO DIAGONAL DE SUBTRAÇÃO
+45o
POSIÇÃO DIAGONAL DE ADIÇÃO
Microscopia de polarização do esmalte

Birrefringência observada do esmalte
Birref. intrínseca
sinal negativo
fase mineral
+
Birref. de forma
sinal positivo
fase não mineral
Equação de Wiener (1912) para materiais heterogêneos
BRforma=
V1V2(n12 – n22)2
2(V1n1 + V2n2)[(1+V1)n22 + V1n12]
Microscopia de polarização do esmalte

Birrefringência: aplicação para estudo dos tecido
dentais duros
- Cárie dental;
- Fluorose dental;
- Erosão dental;
- Estudos
de
mineralização
amelogênese;
- Esclerose dentinária
- Amelogênese imperfeita;
- Matéria orgânica do esmalte dental.
durante
Microscopia de polarização do esmalte

Lesão cariosa de esmalte: zonas histológicas e química:
Robinson et al. (Crit Rev Oral Biol Med, 2000)
Tamanho dos poros
Zona escura: Poole et al., Nature, 189: 998-1000, 1961
Camada superficial: Silverstone, Nature 1967
Microscopia de polarização do esmalte

Birrefringência: aplicação para estudo do
conteúdo mineral do esmalte de rato
- Problema: obter informações espaciais sobre o volume
mineral no esmalte de rato.
- Amostra:
incisivos
de
rato
desmineralizadas longitudinais) ;
(secções
não
- Análise: quantificação da birrefringência em Thoulet
1,62 após 48h de imersão.
Microscopia de polarização do esmalte

Birrefringência: estudo do conteúdo mineral da
lesão fluorótica de esmalte de rato
- Problema: obter informações espaciais sobre o volume
mineral no esmalte de rato fluorótico.
- Amostra: incisivos de rato com fluorose (secções não
desmineralizadas longitudinais) ;
- Análise: quantificação da birrefringência em Thoulet
1,62 após 48h de imersão.
Fluorótico- microscopia
Fluorótico – microradiografia
(Hara, A., Zero, DT, OHRI, Indiana University, USA)
Lesão de fluorose
Controle -microscopia
Controle – microradiografia
(Hara, A., Zero, DT, OHRI Indiana University, USA)
Microscopia de polarização do esmalte

Birrefringência: esclerose dentinária
Lesão
cariosa
Esclerose
Microscopia de polarização do esmalte

Birrefringência: matriz orgânica do esmalte de
rato
Matriz orgânica
BR positiva
Corte por desmineralização - esmalte de rato em estágio de secreção.
Espírito Santo, A. & Line, SR. FOP, Unicamp.
Microscopia de polarização do esmalte

Birrefringência do esmalte (modelo de Darling
(1958): principal problema.
- inconsistência entre BRobs calculada e BRobs experimental
calculada
BRobs experimental BRobs
(Darling, 1958)
~ -20 x 10-4
Esmalte maduro em água
(V1 = 87%; n1= 1,62; n2 = 1,33):
+ 42 x 10-4
Ponto 1
Pós-natal
ESMALTE DECÍDUO INCISAL: pontos em relação ao nascimento
Ponto 2
Pré-natal
Ponto 3
Pré-natal
Linha neo-natal